Question

如图所示，为使一个重为G的物体静止在倾角为θ的光滑斜面上，需给物体施加一个外力，大小也是G．
①试说明凡符合条件的外力方向，并在图上标出（不要求说明理由）．
②求出各情况下物体对斜面压力大小．

Answer 1

分析：首先容易得出一个大小也是G的外力方向竖直向上时二力平衡可以使物体静止；
当外力F沿其他方向时，受重力、支持力、外力F，根据平衡条件G与N的合力与外力F等大反向，由几何知识求解N的大小．

解答：解：①外力方向可以竖直向上，如图：

外力F与重力二力平衡，物体受支持力F_N1=0，根据牛顿第三定律物体对斜面的压力为0；
②当外力F沿其他方向时，受重力、支持力、外力F，根据平衡条件G与N的合力与外力F等大反向，
根据平行四边形定则做出支持力N与重力G的合力：大小应等于G，如图：

若F=G，则F、G与支持力F_N2组成等腰三角形，由几何知识：
F_N2=2Gcosθ，根据牛顿第三定律物体对斜面的压力为2Gcosθ；
外力F的方向与竖直方向成2θ并斜向右下方．
答：（1）共有两种情况，力F的方向如上两图所示；
（2）竖直向上时，支持力为0；当力F与竖直方向成2θ并斜向右下方时物体对斜面的压力大小为2Gcosθ．

点评：要确定第二种受力F的方向情况，关键是先确定G与支持力的合力等于G时的合成图，进而由几何知识求解即可．